磷酸腺苷活性激酶/環氧化酶-2在槲皮素抑制K562白血病細胞增殖中的作用

牛國敏，張復華，楊國雷，凌奕文，潘煥玉，于嗣儉，徐嘉愉，麥秀渠

(南方醫科大學附屬南海醫院血液科，廣東 佛山 528200)

槲皮素(Quercetin)是自然界中分布最廣泛的植物黃酮類化合物，具有抗氧化、抗過敏、抗血栓、抗血小板聚集和神經保護等作用[1]。近年來發現槲皮素對包括白血病在內的多種惡性腫瘤細胞有生長抑制作用，是有希望的新型天然低毒抗腫瘤藥物。研究表明槲皮素可以通過激活磷酸腺苷活性激酶(AMP-activated protein kinase，AMPK)/環氧化酶-2(Cyclooxygense-2，Cox-2)途徑抑制胰腺癌、乳腺癌、及急性白血病細胞增殖[2]，在慢性粒細胞白血病細胞株K562是否有類似的作用仍是未知。本實驗擬通過研究槲皮素對K562細胞增殖的影響明確槲皮素抗慢性粒細胞白血病能力，并初步探討AMPK/Cox-2途徑在其中的作用。

1 材料與方法

1.1 實驗材料

槲皮素(來自Sigma Chemical Company USA)；兔抗人p-AMPK IgG單克隆抗體(來自Cell Signaling Technology USA)；鼠抗人Cox-2 IgG單克隆抗體(來自Cayman Chemical Company USA)；兔抗人β-actin IgG單克隆抗體(來自Cell Signaling Technology USA)。

1.2 細胞培養

K562細胞購于中國醫學科學院天津血液病研究所。K562細胞復蘇后，接種于含10%胎牛血清、3%谷氨酰胺的RPMI1640完全培養基中，置于37 ℃、5% CO2細胞培養箱中培養，每2～3 d傳代換液一次，取處于對數生長期的細胞進行實驗。

1.3 CCK-8 法檢測細胞毒性作用

收集對數生長期的細胞 根據預實驗結果，槲皮素終濃度設為0 μm、50 μm、100 μm、150 μm，與K562細胞共同孵育48 h后加入37 ℃預熱的CCK-8，在培養箱中繼續孵育4 h后在酶標儀上檢測，以空白組調零，檢測波長為450 nm，參照波長為630 nm，測定各孔吸光度值，記錄結果，取三個復孔的平均吸光度值作為該濃度條件下的OD值。試驗重復3次，取平均值。細胞存活率(%)=(處理組OD值/對照組OD值)×100%。

1.4 Western-blot方法檢測細胞中p-AMPK、Cox-2、β-actin蛋白的表達

K562細胞分別用0 μm、50 μm、100 μm、150 μm濃度槲皮素處理48 h，用磷酸鹽緩沖劑(PBS)洗3次，超聲裂解細胞并離心，取上清蛋白液定量后加入5×十二烷基硫酸鈉-聚丙烯酰胺凝膠(SDS-PAGE)上樣緩沖液，轉膜封閉洗膜后結合一抗：二抗后行發光鑒定，跑膠后用凝膠分析軟件對圖像進行分析。

1.5 統計學方法

2 結果

2.1 CCK-8法檢測槲皮素對K562細胞的毒性作用

槲皮素與K562細胞共同孵育48h后檢測細胞存活率。當槲皮素作用濃度分別為50 μm、100 μm和150 μm時，細胞存活率分別為(70.13±1.34)%，(34.61±1.55)%和(13.29±2.58)%。與對照組(100±2.17)%比較均有統計學意義(P<0.05)。槲皮素孵育48h的細胞半數抑制濃度(inhibitory concentraumtion，IC50)值為83.11 μm。

2.2 槲皮素對K562細胞p-AMPK蛋白表達的影響

K562細胞分別與0 μm、50 μm、100 μm、150 μm濃度槲皮素共同孵育48h提取細胞，用Western-blot法檢測蛋白表達水平。結果顯示：經槲皮素孵育后p-AMPK蛋白表達水平上升，槲皮素作用濃度愈高，p-AMP上升越明顯。當槲皮素作用濃度為50 μm時，p-AMPK的表達水平是對照組的1.25倍(P<0.05)；作用濃度為100 μm時， p-AMPK的表達是對照組的1.54倍(P<0.05)；作用濃度為150 μm時， p-AMPK的表達是對照組的1.62倍(P<0.05)，見圖1。

圖1 槲皮素影響p-AMPK蛋白水平的表達

2.3 槲皮素對K562細胞p-AMPK

K562細胞分別與0 μm、50 μm、100 μm、150 μm濃度槲皮素共同孵育48 h提取細胞后檢測Cox-2蛋白表達水平。結果顯示：經槲皮素孵育后Cox-2蛋白表達水平明顯下降，槲皮素作用濃度愈高，Cox-2下降越明顯。當槲皮素作用濃度為50 μm時，Cox-2較對照組下降33.3%；(P<0.05)；作用濃度為100 μm時，Cox-2較對照組下降60.7%(P<0.05)；作用濃度為150 μm時，Cox-2較對照組下降70.4%(P<0.05)，見圖2。

圖2 槲皮素影響Cox-2蛋白水平的表達

3 討論

目前抗腫瘤藥物的研究重點已經由細胞毒藥物轉向尋找針對新靶點，提高選擇性，增加安全性和克服耐藥性的新型藥物。植物來源的藥物以其作用機制廣泛和低毒性成為目前的研究熱點。槲皮素是自然界中分布最廣泛的植物黃酮類化合物，以糖苷的形式廣泛存在于植物的花、葉和果實中。研究證明槲皮素包括急性白血病在內的多種腫瘤均有抑制作用。本課題組前期研究發現槲皮素通過誘導凋亡的方式抑制急性早幼粒細胞白血病細胞株HL-60細胞的增殖[3]。本實驗結果也顯示槲皮素亦可以抑制慢性粒細胞白血病細胞K562的增殖，其抑制程度具有濃度依賴性。相較于HL-60細胞，槲皮素作用于K562的IC50值更高，提示HL-60細胞對槲皮素更加敏感，但考慮到槲皮素的低毒性，槲皮素仍可有效抑制K562的增殖。

AMPK可以通過感受AMP/ATP比率變化而調節能量代謝，在細胞能量調節中處于中樞地位。在惡性腫瘤發生發展過程中，能量調節能力失衡是其中的關鍵因素之一，因此AMPK是新的腫瘤預防及治療的新靶點。近年來關于圍繞著腫瘤發生發展過程中AMPK上下游信號轉導通路的研究日益增多[4]，包括AMPK激活劑的研發也有進步[5]。本課題組針對槲皮素抑制HL-60細胞增殖的作用機制做了深入的研究，發現槲皮素是有效的AMPK激活劑，槲皮素通過激活AMPK抑制Cox-2的表達進而抑制HL-60細胞增殖[6]。Cox-2是前列腺素合成過程中的重要限速酶，能促進腫瘤細胞增殖，抑制腫瘤細胞凋亡，增加腫瘤細胞侵襲的能力，Cox-2抑制劑可用于癌癥的輔助治療[7]。Lee等[8]亦發現槲皮素通過AMPK/Cox-2通路抑制乳腺癌細胞系MCF和HT-29結腸癌細胞系。慢性粒細胞白血病相對于急性白血病，疾病自然病程長，可能發生的腫瘤代謝紊亂亦會增加，推測槲皮素作為植物類低毒性藥物在慢粒白血病的治療有可能一定的優勢。本實驗針對K562細胞株亦得到了與HL-60細胞株相似的結果，隨著槲皮素濃度的升高，K562細胞存活率逐漸下降，p-AMPK表達上調，Cox-2表達下降，提示槲皮素通過AMPK/Cox-2途徑抑制K562細胞增殖。

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